DE761147C - Schaltung fuer Stromrichter an den Enden einer Gleichstrom-Hochspannungs-Kraftuebertragung - Google Patents

Description

• Schaltung für Stromrichter an den Enden einer Gleichstrom-Hochspannungs-Kraftübertragung Die Erfindung bezieht sich auf Kraftübertragungsanlagen, die mit hochgespanntem Gleichstrom arbeiten, und hat die Schaltung für die an den Enden der Gleichstromübertragungsleitung liegenden Stromrichter zum Gegenstand. An die Schaltung solcher Stromrichter, gleichgültig ob es sich dabei um Ventilstromrichter mit Entladungsstrecken oder um Kontaktumformer handelt, sind eine ganze Reihe von Bedingungen zu stellen, die sich insbesondere auch auf die Ausgestaltung der Transformatoren auswirken. Die erste Schwierigkeit liegt in -der Beherrschung der für die Übertragung in Frage kommenden Spannungen von mehreren roo kV durch die Ventile bzw. die Kontakte des Umformers. Weiterhin muß Rücksicht darauf genommen werden, da,ß die Transformatoren trotz der hohen zu übertragenden Leistungen und trotz der hohen Spannung Abmessungen erhalten, die einen Bahntransport in zusammengebautem Zustand ermöglichen. Sodann spielt die Streuung der Transformatorwicklungen wegen der dadurch beeinlußten Stabilitätsverhältnisse der Übertragung eine entscheidende Rolle, und schließlich muß auch noch dafür. gesorgt sein. dal:) die im Falle eines Kurzschlusses in den Transformatoren auftr=etenden Kräfte sicher beherrscht werden können.
• Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltung. die e: gestattet. allen diesen Anforderungen in befriedigender Weise gerecht zu werden. Die Schaltung gemäß der Erfindung besteht darin. daß für jeden Stromrichter gleichstromseitig vier Gruppen von je sechs Gleichrichterelementen bzw. Z'mformerkontakten in Reihe geschaltet sind. die. je für sich, an eine besondere Transformatorsekundärwicklung angeschlossen, dreiphasige, in der Phase um i - gegeneinander versetzte Graetzschaltungen bilden. Eine solche Schaltung ergibt trotz einfachsten Transformatoraufbaues bei Speisung aus einem normalen Drelistrolnnetz eine 2.Iphasige Rückwirkung auf dieses und entsprechend eine 24phasige Welligkeit auf der GleichstromseiteXorteilhaft werden je zwei Ventil- bz-%v. Kontaktgruppen unter Ausnutzung des sich bei der Sternschaltung gegenüber der Dreieckschaltung ergebenden Phasenunterschiedes der Transformatorspannungen zu einer sechsphasigen Graetzschaltung zusainmengefaßt, wobei dann die beiden so erhaltenen sechsphasigen Svsteme um i.;:' gegeneinander verdreht werden. Hierzu kann ein besonderer Zwischentransformator. ein sogenannter Schwenktransformator benutzt werden. sofern man nicht aus Gründen der größeren Kurzschlußsicherheit vorzieht, die Wicklungen der Stromrichtertransformatoren. insbesondere die L`nterspannungswicklungen, in Zickzackschaltung auszuführen.
• Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung eines Schwenktransformators für die erwähnte Phasendrehung voll + 7,5°.i und 2 sind die beiden Außenleiter und o der geerdete -Mittelleiter der Gleichstromübertragung. Die Kontakte des Kontaktumformers sind zu vier Gruppen von je 2 X3 Einzelkontakten zusammengefaßt. Diese Gruppen sind mit 3 und 4 fürdie eine Hälfte bz-%v. 3' und 4' für die andere Hälfte bezeichnet. jede Gruppe bildet eine dreiphasige Graetzschaltung. die je all eine besondere Transformatorsekundärwicklung 3 und 6 bzw. 5' und 6' angeschlossen ist. Gleichstromseitig sind die sich so ergebenden Graetzschaltungen hilitereinandergeschaltet, wobei der -Mittelleiter o an dem Mittelpunkt zwischen den beiden Hälften 3, 4 und 3' angeschlossen ist.
• Die Transformatorwicklungen 5 und 5' sind in Dreieck. die Wicklungen 6 und 6' in Stern geschaltet. Hierdurch ergibt sich zwischen den Gruppen 3 und .l bzw. zwischen den Gruppen 3' und 4' jeweils eine Phasenverschiebung voll 30°, so daß jede Hälfte als sechsphasige Graetzschaltung mit zwölfphasiger Welligkeit aufgefaßt werden kann Im vorliegenden Fall haben zwei zusammengehörige Sekundärwicklungen eine gemeinsame Primärwicklung 7 bzw. 7'. an deren Stelle Jedoch auch zwei getrennte Primärwicklungen treten können.
• Zwischen den Primärwicklungen 7 und 7' der beiden Stromrichterhälften liegt ein Schwenktransformator B. der die von dem -Netz RST zugeführten Spannungen den beiden Stromrichtertransformatoren mit einer Phasenverdrehung ± 7.5° zuführt. Es entsteht also zwischen den beiden Hälften eine Phasendifferenz von i5°, so daß sich in Anbetracht dessen, daß die Kontakte bzw. Ventile in Graetzscher Schaltung angeordnet sind, insgesamt zwischen den Außenleitern i und 2 eine 24phasige Welligkeit ergibt.
• In Fig. 2 ist das Spannungsdiagramm des in Fig. i verwendeten Schwenktransformators 8 dargestellt. Dieser Schwenktransforinator 8 ist als Spartransformator ausgebildet und enthält sechs Wicklungszweige, von denen je ein kurzer und ein langer Wicklungszweig auf einem gemeinsamen Kern liegen. Die Spannungen zweier solcher Wicklungszweige sind somit gleichphasig und bilden in dem Spannungsdiagramm einander gegenüberliegende Seiten eines ungleichmäßigen Sechsecks. Die -Mittelpunkte der kurzen Wicklungszweige sind an das Drehstromnetz R,ST angeschlossen, dessen Phasenspannungen mit L', l' und tf' bezeichnet sind. Es entstehen somit in den langen Wicklungszweigen die Spannungen x, v . - entsprechend den langen Sechseckseiten des Spannungsdiagramms. In den durch die Anschlußpunkte all das Drehstromnetz RST geteilten Hälften der kurzen Wicklungszweige entstehen die Spannungen ezl, a2 bzw. 1)l, k2 bzw. cl, c.2. jede der Primärwicklungen 7 bzw. 7'der beiden Stromrichtertransformatoren ist an Dreieckpunkte des Wicklungspolygons des Schwenktransformators 8 so angeschlossen. daß die drei zusammengehörigen Eckpunkte in dem Spannungsdiagramm jeweils auf einem gleichseitigen Dreieck liegen. Die den Wicklungen 7 und 7' zugeführten Phasenspannungen entsprechen somit in dem Spannungsdiagramm nach Fig. 2 den Spannungsvektoren u1, v1, wl bzw. u., Durch entsprechende Bemessung der Z@indungszahlen der einzelnen Wicklungszweige wird erreicht, daß z. B. gegenüber der' Phasenspannung (j des Drehstromnetzes die Spannung u1 in dem einen, die Spannung 1r.2 in dem anderen Sinne um 7,5° in der Phase verdreht ist. Zwischen den Spannungen u1 und u, bestellt also eine Phasenverschiebung voll i,;". Die gleiche Phasenverschiebung von i5 bestellt auch zwischen den übrigen einander entsprechenden Phasenspannungen v1 und v2 sowie zwischen w1 und w2. Den beiden Stromrichtertransformatoren werden also symmetrische dreiphasige Spannungssysteme zugeführt, die in der Phase um r5° gegeneinander versetzt sind.
• Fig. 3 zeigt das einer anderen Schaltungsmöglichkeit des Schwenktransformators entsprechende Spannungssystem. Der Schwenktransformator ist wiederum als Spartransformator ausgebildet. An die drei Netzzuleitungen RST ist zunächst ein in Dreieck geschaltetes Wicklungssystem angeschlossen, dem die Wicklungsspannungen x, y und z entsprechen. Außerdem ist an jeden Eckpunkt dieser Dreieckschaltung noch der Mittelpunkt eines kürzeren Wicklungszweiges angeschlossen, der mit der gegenüberliegenden Dreieckswicklung auf dem gleichen Transformatorscherikel liegt. Genau wie in Fig.2 ergeben sich also in dem Spannungsdiagramm nach Fig. 3 für die in den Hälften der kürzeren Wicklungszweige induzierten Spannungen Vektoren a1, a2 bzw. bi, b2 bzw. c1, c2, welche je untereinander und mit dem Spannungsvektor x, y bzw. H der gegenüberliegenden Seite des Spannungdreiecks in Phase sind. H1, 2i2 und v1, v2 sowie w1, w2 sind wiederum die Spannungen, welche den beiden Stromrichtertransformatoren zugeführt werden. Auch hier läßt sich durch entsprechende Bemessung der beiden Wicklungsgruppen der Schwenktransformatoren erreichen, daß zwei Phasenspannungssysteme u1, v1, w1 und u2, VZ, w2 entstehen, welche gegeneinander um r5° verdreht sind.
• Das Spannungsdiagramm nach Fig.4 entspricht schließlich einer Schwenktransformatorschaltung, bei der an die Drehstromzuleitungen RST außer einem in Stern geschalteten Wicklungssystem noch kurze Wicklungszipfel so angeschlossen sind, daß eine Gabelschaltung entsteht. a1, b1, c1 und a2, b2, c2 sind die Vektoren der in den Wicklungszipfeln induzierten Spannungen. Die beiden Stromrichtertransformatoren sind je an drei symmetrisch liegende freie Wicklungsenden der kurzen Wicklungszipfel angeschlossen. Die Wicklungszipfel sind wiederum in bezug auf die Hauptwicklung so bemessen, daß sich zwischen den beiden sekundären Spannungssystemen 2a1, v1, WI und u2, v2 w2 eine Phasenverschiebung von z5° ergibt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Schaltung für Stromrichter an den Enden einer Gleichstrom-Hochspannungs-Kraftübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß vier Gruppen von je sechs in dreiphasiger Graetzschaltung angeordneten Gleichrichterelementen bzw. Umformerkontakten gleichstromseitig in Reihe geschaltet sind, welche je für sich an eine besondereTransformatorsekundärwicklung angeschlossen sind, und daß sich je zwei Gruppen von Ventilen bzw. Umformerkontakten unter Ausnutzung des sich bei der Sternschaltung gegenüber der Dreieckschaltung ergebenden Phasenunterschiedes der Transformatorspannungen zu einer sechsphasigen Graetzschaltung zusammensetzen, deren Spannungssystem gegenüber demjenigen der anderen sechsphasigen Graetzschaltung um i5° versetzt ist.
2. 2. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transformatorsekundärwicklungen jedes Sechsphasensystems mit einer gemeinsamen Primärwicklung zusammenarbeiten.
3. 3. Schaltung nach den Ansprüchen z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung von r5° zwischen den beiden Sechsphasensystemen durch Zickzackwicklung der Transformatoren hergestellt wird.
4. 4. Schaltung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die netzseitigen Wicklungen der Transformatoren über einen Zwischentransformator (Schwenktransformator) gespeist werden, der die Phase der dem einen Sechsphasensystem zugeführten Spannungen um 7,5° nach vorn, die Spannung des anderen Sechsphasensystems um denselben Winkel nach hinten verschiebt.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenktransformator als Spartransformator mit einer Sechseckwicklung ausgebildet ist, in der jeweils eine kurze und eine lange Sechseckseite einander gegenüberliegen und an deren Eckpunkte die Zuleitungen zu den Stromrichtertransformatoren angeschlossen sind, während die Netzverbindungen an die Mittelpunkte der kurzen Wicklungszweige geführt sind.
6. 6. Schaltung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenktransformator eine mit ihren Eckpunkten an das Netz angeschlossene Dreieckwicklung und drei einfache, mit ihren Mittelpunkten ebenfalls an die Eckpunkte der Dreieckwicklung, mit ihren freien Enden an die Stromrichtertransformatoren angeschlossene Wicklungen besitzt, deren jede auf dem Schenkel der dem betreffenden Eckpunkt gegenüberliegenden Dreieckseite angeordnet ist.
7. 7. Schaltung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenktransformator aus einer an das Drehstromnetz angeschlossenen Sternschaltung besteht, bei der an jedes Ende der drei Sternwicklungen noch zwei mit den beiden anderen Sternwicklungen in Phase liegende Gabelzweige angesetzt sind. und daß die Zuleitungen zu den Stromrichtertransformatoren an die Wicklungsenden der Gabelzweige angeschlossen sind. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 300 557, 661456; französische Patentschriften Nr. 571 6r9, 628 573 britische Patentschrift Nr. 383 693; schweizerische Patentschrift Nr. 158 367.